Chcesz przeczytać w skrócie?
Podsumowanie AI
Kiedy próbowałem ustalić prawidłowe R-Value mojego siedmioletniego Therm-a-Rest XTherm, szybko trafiłem na różne wartości przypisywane materacom o bardzo podobnej nazwie. Część różnic wynikała z kolejnych generacji produktu, a część ze zmiany sposobu badania.
To doprowadziło mnie do normy ASTM F3340 i pytania, skąd właściwie bierze się liczba umieszczona na opakowaniu materaca.
Laborant nie kładzie się na nim w chłodni i nie czeka, aż zacznie marznąć. Materac zostaje umieszczony pomiędzy dwiema płytami, a aparatura mierzy ilość przepływającego przez niego ciepła.
Źródło: Cascade Designs – Blog
Po co powstała norma ASTM F3340?
Przed wprowadzeniem wspólnej metody producenci korzystali z własnych stanowisk i procedur. Mogli stosować inne temperatury, różny stopień napompowania materaca, inny docisk oraz różne procedury pomiarowe.
Dwie takie same wartości podane przez różnych producentów nie zawsze musiały więc oznaczać taką samą izolację.
Pierwszą wersję ASTM F3340 opublikowano w 2018 roku. Obecnie aktywną edycją jest ASTM F3340-22, która dokładniej określa między innymi przygotowanie egzemplarzy, miejsca wykonywania pomiarów oraz kontrolę ciśnienia.
Standard można stosować do materacy dmuchanych, samopompujących, konstrukcji z izolacją syntetyczną lub warstwami refleksyjnymi oraz klasycznych karimat z pianki.
Jak wygląda stanowisko badawcze?
Materac leży poziomo pomiędzy dwiema płytami. Dolna jest utrzymywana w temperaturze 5°C, a górna w temperaturze 35°C. Strona przeznaczona do kontaktu z ziemią naturalnie znajduje się na dole.
Górna część urządzenia nie jest zwykłą płytą grzejną. Jej centralny fragment odpowiada za pomiar, a otaczające go osłony termiczne ograniczają uciekanie energii na boki. Dzięki temu ciepło przepływa przede wszystkim pionowo przez grubość materaca.
Powierzchnia płyty ma wysoką emisyjność, zbliżoną do ludzkiej skóry. Całe badanie odbywa się w kontrolowanej temperaturze otoczenia i przy bardzo niewielkim ruchu powietrza.
Technicznie urządzenie nie mierzy, ile chłodu przedostaje się od ziemi. Sprawdza, jak szybko energia przepływa od ciepłej strony w kierunku chłodnego podłoża.
Przygotowanie materaca
Do badania stanowiącego podstawę publicznie deklarowanego R-Value powinny trafić pełnowymiarowe egzemplarze odpowiadające produktowi dostępnemu w sprzedaży. Standard zakłada sprawdzenie trzech identycznych materacy.
Ciekawostka
Materac dmuchany najpierw napełnia się do ciśnienia 3,7 kPa i pozostawia w warunkach laboratoryjnych przez co najmniej 6 godzin. Bezpośrednio przed pomiarem ciśnienie ustawia się na 3,5 kPa. Karimatę lub inny materac niedmuchany kondycjonuje się przez minimum 2 godziny.
Nadmuchiwanie ustami nie jest zalecane, ponieważ wprowadza do wnętrza wilgoć. Do przygotowania materaca wykorzystuje się odpowiednią pompkę.
Jak przebiega pomiar?
Przygotowany materac układa się na chłodnej płycie. Następnie opuszczana jest na niego płyta grzejna.
Górna płyta wywiera na materac stałe ciśnienie 2 kPa. Dzięki temu wszystkie konstrukcje badane są przy porównywalnym obciążeniu, niezależnie od tego, jak twardy materac preferuje jego użytkownik.
Po uruchomieniu urządzenia pomiar nie rozpoczyna się natychmiast. Cały układ musi najpierw osiągnąć stan ustalony. Temperatury powinny pozostawać w wyznaczonych granicach, a przepływ ciepła nie może się już znacząco zmieniać.
Kiedy warunki się stabilizują, aparatura przez co najmniej 30 minut zapisuje temperatury oraz ilość energii przechodzącej przez materac. Odczyty wykonywane są co minutę.
Jeżeli materac słabo izoluje, ciepło szybko odpływa w stronę dolnej płyty. Urządzenie musi wtedy dostarczać więcej energii, aby utrzymać górną powierzchnię w temperaturze 35°C.
Przy dobrze izolującym materacu przepływ jest mniejszy. Na tej podstawie oblicza się R-Value. Zasada jest prosta, im mniej ciepła przenika przez materac, tym wyższy wynik.
Po zakończeniu badania ponownie sprawdza się ciśnienie wewnątrz materaca. Jeżeli zmieniło się zbyt mocno, pomiar zostaje uznany za nieważny.
Technicznie aparatura oblicza najpierw opór cieplny w jednostkach SI, czyli RSI. Dopiero końcowy rezultat przelicza się na znane nam z opakowań materacy R-Value.
Dlaczego mierzy się kilka miejsc?
Materac nie zawsze izoluje jednakowo na całej powierzchni. Pod tułowiem może znajdować się więcej ociepliny, natomiast okolice stóp mogą mieć lżejszą konstrukcję.
Dlatego w pełnym wariancie bada się trzy egzemplarze, a pomiary wykonuje w kilku miejscach każdego z nich. Punkty pomiarowe znajdują się zwykle w jednej czwartej, połowie i trzech czwartych długości materaca. Daje to łącznie dziewięć lokalnych pomiarów.
Jeżeli różnica pomiędzy trzema punktami pierwszego egzemplarza jest niewielka i współczynnik zmienności pozostaje poniżej 5%, standard pozwala uznać konstrukcję za jednorodną i ograniczyć dwa kolejne egzemplarze do pomiaru centralnego.
Czego nie pokazuje R-Value?
Podczas badania na materacu nie leży człowiek. Nie ma również śpiwora, ubrania, namiotu ani dodatkowej karimaty.
ASTM F3340 nie wyznacza więc temperatury komfortu. Wynik nie mówi, że każda osoba będzie mogła spać na danym materacu przy takim samym mrozie.
Nie informuje także o:
- wygodzie,
- stabilności,
- poziomie hałasu,
- trwałości,
- odporności na przebicie,
- masie i objętości po spakowaniu.
W terenie ciało nie dociska materaca równomiernie. Zmienia się też rodzaj podłoża, wilgotność, stopień napompowania i pozycja podczas snu. Norma nie próbuje odtworzyć każdej z tych zmiennych.
Jej zadaniem jest umożliwienie porównania różnych materacy w takich samych, powtarzalnych warunkach.
Czy ASTM jest certyfikatem?
ASTM F3340 jest metodą badawczą, a nie automatycznym certyfikatem przyznawanym produktowi przez ASTM International.
Badanie może zostać wykonane w laboratorium producenta albo przez zewnętrzną placówkę dysponującą odpowiednim urządzeniem. Sformułowanie „tested according to ASTM F3340” oznacza, że materac miał zostać sprawdzony według określonej procedury. Nie informuje jednak automatycznie, kto przeprowadził test ani czy wynik został niezależnie zweryfikowany.
Mimo tego wspólna metoda jest dużym krokiem naprzód. R-Value nie jest wtedy liczbą uzyskaną według całkowicie wewnętrznych zasad konkretnej marki, lecz wynikiem wspólnej procedury, który można porównać z rezultatami innych materacy badanych w ten sam sposób.
ASTM F3340 nie odpowie na pytanie, czy będzie nam ciepło podczas konkretnej nocy. Pokazuje jednak, jak skutecznie sam materac ogranicza przepływ energii w kontrolowanych warunkach.
Jak dobrać odpowiednie R-Value do pory roku i własnego systemu noclegowego, opisuję w osobnym poradniku o R-Value materaca.
Laboratorium mówi, jaki opór cieplny ma materac. Nie mówi jednak, jakiego R-Value potrzebujesz podczas konkretnego wyjazdu. To opisuję w osobnym poradniku.
Następnym razem, gdy na opakowaniu zobaczymy R-Value 3, 5 albo 8, warto pamiętać, że za tą liczbą nie stoi noc spędzona przez testera na śniegu.
